天文学家揭示了先前望远镜无法观测的一氧化碳暗分子气体

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翻译：杨幸允

校对：牧夫校对组

编排：陈宏宇

后台：朱宸宇

https://phys.org/news/2025-10-astronomers-expose-dark-molecular-gas.html

天鹅座X区的红、绿、蓝合成图覆盖了被观测的天区。图片来源：DOI: 10.3847/1538-4357/adfa17

一个国际天文学家团队首次绘制出了位于我们银河系最活跃的恒星形成区域之一，天鹅座X区中，神秘的一氧化碳暗分子气体的大规模分布图。他们的研究利用了绿岸射电望远镜（GBT），为理解银河系恒星形成机制提供了关键的新线索。

几十年来，科学家们已经知道大多数新生恒星诞生于冷分子氢气云中。而这类分子氢对大多数望远镜来说是无法观测的——它不会发出易于探测的光线。

通常，天文学家通过搜寻一氧化碳（CO）来寻找这些气体云；它们如同恒星形成区域的闪光标识。但是，许多恒星形成气体并不在一氧化碳中“发光”。这种黑暗隐蔽的物质（所谓的“一氧化碳暗分子气体”）一直是天文学领域最大的盲区之一。

现在，天文学家首次通过观测原子复合产生的射电谱线，也就是碳射电复合线（Carbon Radio Recombination Lines, CRRLs），记录了覆盖范围达满月面积的百倍以上的天区中的隐藏气体。这个团队观测的天区覆盖了生机勃勃的天鹅座X区域——在这座距地球约5000光年的宇宙大都市中恒星在源源不断地诞生。

“这就像突然打开房间里的灯，然后看到各种我们从不知道在那里的结构，”美国国家射电天文台（NRAO）的副研究员金伯利·埃米格（Kimberly Emig）说。她是这项发表在《天体物理学报》上的研究的第一作者。

这组图像展示了天鹅座X中一氧化碳暗分子气体的位置以及美国国家科学基金会绿岸望远镜关于该气体在银河经纬度上的观测数据。图片来源：美国国家科学基金会（NSF）、美国大学天文研究所（AUI）、美国国家射电天文台（NRAO）和P·福斯滕（P.Vosteen）

新的观测揭示了天鹅座X中错综复杂的弧线、脊状结构和暗气体的网状结构。它们告诉了天文学家，在以分子云中一氧化碳的形式显现之前，恒星形成物质聚集和成长的区域。研究表明，这些在极低射电频率下探测到的微弱碳信号是揭示隐蔽气体的强大工具；这些气体直接关系到普通物质在新生恒星形成中的作用。

研究人员发现，这些暗气体并非静止不动。它们会移动和改变形状，而且其运动速度远高于此前的认知。这些湍流会影响恒星形成的速率。他们还发现，这些碳谱线的亮度与该区域强烈的星光直接相关，表明了辐射在星系物质循环中发挥了重要作用。

“通过让之前隐藏的结构显现出来，我们终于能够追踪银河系中原始物质如何从简单的原子转化为复杂的分子结构；这些结构终将演变成恒星、行星，甚至可能是生命，”埃米格解释说，“而这仅仅是理解这些前所未见的力量的开端。”

绿岸望远镜是世界上进行这类研究的首要工具，而旨在探索银河系中其他恒星形成区域的规模更大的碳射电复合线巡天项目（比如绿岸望远镜低频漫射电离气体巡天计划）正在筹备中。这项研究中的见解将帮助全世界的天文学家建立关于银河系（甚至其他星系）中巨型星云以及其中的恒星形成的模型。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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